JP2013005422A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屋内外に設置される撮像装置の場合、自動車の通過等の要因による撮像装置に加わった振動によりレンズ内の絞り羽根が共振し、絞り羽根の振動により撮像した画像にノイズが発生することがある。特に、被写体が暗い場合には絞りを開放し入射光量を多くし、この場合には絞り羽根の径が小さくなって共振は起こり難いが、一方、被写体が明るい場合には絞りを絞って入射光量を少なくし、この場合には絞り羽根の径が大きくなって共振し易くなる。
【解決手段】着脱または切り替え可能な減光フィルタと、絞り制御が可能なレンズと、入射光を光電変換し映像信号を生成する撮像素子と、前記映像信号の信号レベルを制御するゲイン制御部と、振動を検知する振動検知部と、前記減光フィルタの着脱または切り替え、前記レンズの絞り、および、前記ゲイン制御部のレベル調整を前記振動検知部の出力に応じて制御する制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光量自動調整機能付きの撮像装置における振動対策に関する。

画像監視システムは、ホテルやビル、コンビニエンスストア金融機関、ダムまたは道路等といった様々な公共施設等において、犯罪抑止や事故防止等の目的で設置されている。特に屋外等にカメラが設置される場合、撮像装置をハウジングに収納したタイプのものや、撮像装置をパン・チルト動作させる雲台と撮像装置を収納するハウジングと撮像装置から構成される雲台一体型のカメラ装置が運用されている。

例えば、特許文献１には、雲台、ハウジング、撮像装置から構成される雲台一体型の撮像装置が記載されている。

特開２００９−１９４８５６号公報

この様な撮像装置の場合、屋内外に設置され、自動車の通過等の要因による振動に影響される。具体的には、撮像装置に加わった振動によりレンズ内の絞り羽根が共振し、絞り羽根の振動により撮像した画像にノイズが発生することがある。特に、被写体が暗い場合には絞りを開放し入射光量を多くし、この場合には絞り羽根の径が小さくなって共振は起こり難いが、一方、被写体が明るい場合には絞りを絞って入射光量を少なくし、この場合には絞り羽根の径が大きくなって共振し易くなる。

この様な課題を鑑み、本発明は、絞り羽根の共振によるノイズの発生を抑制し、安定した撮像画像を提供することができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、着脱または切り替え可能な減光フィルタと、絞り制御が可能なレンズと、入射光を光電変換し映像信号を生成する撮像素子と、前記映像信号の信号レベルを制御するゲイン制御部と、振動を検知する振動検知部と、前記減光フィルタの着脱または切り替え、前記レンズの絞り、および、前記ゲイン制御部のレベル調整を前記振動検知部の出力に応じて制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、着脱または切り替え可能な減光フィルタと、絞り制御が可能なレンズと、入射光を光電変換し映像信号を生成する撮像素子と、前記映像信号の信号レベルを制御するゲイン制御部と、振動を検知する振動検知部と、前記減光フィルタの着脱または切り替え、前記レンズの絞り、前記ゲイン制御部のレベル調整、および、前記撮像素子の露光時間を前記振動検知部の出力に応じて制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によると、絞りを絞って絞り羽根の径が大きくなる状態をできるだけ少なくすることで、ノイズの少ない画像を安定的に供給することができる。

本発明の実施例の撮像装置の内部構成図である。 本発明の実施例の撮像装置における被写体の照度と制御の関係を示す図である。 本発明の他の実施例の撮像装置における被写体の照度と制御の関係を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の実施例においては雲台一体型撮像装置を例に説明するが、これに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例の撮像装置の内部構成図である。
雲台一体型撮像装置は、主に撮像部１００と電動雲台部１５０とから構成される。

撮像部１００は、入射光量を減少させる減光フィルタ１０１、入射光を集光するレンズ部１０２、照射された光を電気信号に光電変換して映像信号を出力するＣＣＤ（Charge Coupld Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子１０３、映像信号に相関二重サンプリングやＡＧＣ（Auto Gain Control）、アナログ／デジタル変換処理を施す中段処理部１０４、映像データに種々の映像処理を施し撮像素子１０３を駆動するためのタイミング信号等を生成するＦＰＧＡ部１０５、各種カメラ信号処理プロセスを実行するカメラ用のＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０６、各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０７、レンズ１０２の絞りを開閉する絞り駆動機構部１０８、減光フィルタ１０１を着脱又はオン／オフするフィルタ切替部１０９、フィルタ切替部１０９を動作させるフィルタ変換機構１１０、撮像部１１１の振動を感知する振動センサ１１１から構成される。

雲台部１５０は、雲台１５０の各部を制御するＣＰＵ部１５１、撮像部１００の光軸を垂直方向に旋回させるＰＡＮ軸動作機構部１５２、撮像部１００の光軸を水平方向に旋回させるＴＩＬＴ軸駆動機構部１５３、レンズ１０２のズーム倍率などを制御するレンズ動作部１５４、雲台部１５０の振動を感知する振動センサ１５５から構成される。

そして、本撮像装置は撮像部１００、雲台部１５０、及び、映像データを外部に出力する映像出力部１８０から構成される。

続いて、撮像動作の際の各部の動作を説明する。
ＣＰＵ１５１はＰＡＮ軸動作機構１５２、ＴＩＬＴ軸動作機構１５３を制御して予め定められた位置に撮像部１００の光軸が向く様に旋回させ、またレンズ動作部１５４を介してレンズ１０２のズーム倍率を調整し、予め定められた画角の映像を得られる様にする。この他にも複数地点を向く様にセットして動作させることをプリセット動作という。
現在の画角内に被写体が存在するとし、被写体を含む画角から入射された光は、レンズ１０２を介して撮像素子１０３に結像し、ＦＰＧＡ１０５の制御に従って光電変換されて映像信号として中段処理部１０４に出力される。中段処理部１０４は、映像信号に相関二重サンプリング、ＡＧＣ、アナログデジタル変換処理を施して映像データをＦＰＧＡ１０５へ出力する。ＦＰＧＡ１０５は、ＣＰＵ１０７の制御に従って映像データに種々の映像処理を施してＤＳＰ１０６へ出力する。ＤＳＰ１０６は、ＣＰＵ１０７の制御に従って映像データに画像圧縮処理等を施して映像出力部１８０へ出力する。映像出力部１８０は、ネットワーク等の後段に適した形式にデータ変換し、後段へ出力する。

ここで、撮像範囲の照度が暗くなってきた場合、まず、ＣＰＵ１０７の制御に従って絞り駆動機構１０８がレンズ１０２の絞りを徐々に開放して入射光量を多くする。さらに暗くなってレンズ１０２が開放端に達した場合、ＣＰＵ１０７の制御に従って中段処理部１０４のＡＧＣを制御してゲインアップすることで明るい映像を得る。照度は、別途照度センサを設けて検出しても良いし、ＦＰＧＡ等で映像の照度を検出する様にしても良い。

逆に撮像範囲の照度が明るくなってきた場合、ＣＰＵ１０７の制御に従って絞り駆動機構１０８がレンズ１０２の絞りを徐々に絞って入射光量を少なくする。このとき、振動がない場合は問題がないが、振動がある場合、絞り羽根の径が大きくなって撮像装置筺体に伝わった振動に絞り羽根が共振し、映像にノイズを与えてしまう。

そこで、振動センサ１１１および／または振動センサ１５５により振動を感知し、所定量以上の振動がある場合には、減光フィルタ１０１を装着またはオンにしてレンズ１０２の絞りを絞る照度のレベルを遅らせることで、絞り羽根の共振をできるだけ防止し、ノイズの少ない映像を得る様子を、図３を用いて説明する。

（１）減光フィルタを装着しない場合では、暗くなるとレンズ絞り制御期間から照度Ａの時点でＡＧＣ制御期間に切り換わる。また、明るくなるとレンズ絞りを絞って照度Ｂの時点で絞りが閉鎖端に達して映像を取得できなくなる。このとき振動があれば、網掛け範囲でノイズが発生することとなる。
（２）所定量以上の振動を感知し減光フィルタを装着した場合では、入射光量が減少するため、減光フィルタ無しの場合に比べて、しっかりとした映像を得られる照度の下限と上限が明るい方向にシフトする。そのため、照度Ｂの時点まではノイズの少ない映像を取得でき、照度Ｂより明るい場合にノイズが発生することになる。
振動に応じて減光フィルタを着脱またはオン／オフ切り替えすることにより、よりノイズの少ない映像をより広い照度の範囲で取得することが可能になる。

しかしながら、図３に示した振動に応じた減光フィルタの切り替えの場合、振動を検知しその都度切り替える必要があるため、処理量の負荷と切替機構の耐久性を鑑みる必要がある。そこで、図４に示す、電子シャッタを用いる方法によれば、切り替えすることなく拾い照度範囲でノイズの少ない映像を取得することが可能となる。

（１）減光フィルタを装着しない場合については図３の説明で述べた通りである。
（２）減光フィルタを装着した場合、照度が暗い時にはＡＧＣを制御することにより電子的に映像の明るさを明るくし、照度Ａの時点で電子シャッタ制御期間に切り換わる。電子シャッタ制御期間では、電子シャッタにより露光時間を調整して撮像し、暗い時には露光時間を長く、明るい場合には露光時間を短くすることで一定の明るさの映像を撮像する。露光時間による制御が限界または設定した時点で、レンズ絞り制御期間に切り換わる。ここでは、上述した様に、レンズの絞りを調整して撮像し、暗い時にはレンズを開放し、明るい時にはレンズを絞って撮像する。ここで、照度Ｂの時点で、（１）減光フィルタを装着しない場合では撮像可能照度の限界であり、ノイズも既に発生していたのに対し、（２）減光フィルタを装着した場合では照度Ｂより照度が低ければノイズの少ない映像を取得することができる。

以上に説明した様に、減光フィルタを装着し、さらに電子シャッタによる露光時間の制御も加えて動作させることで、広い範囲の照度でノイズの少ない映像を取得することが可能である。

なお、本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１００：撮像部、１０１：減光フィルタ、１０２：レンズ、１０３：撮像素子、１０４：中断処理部、１０５：ＦＰＧＡ、１０６：ＤＳＰ、１０７：ＣＰＵ、１０８：絞り駆動機構、１０９：フィルタ切替部、１１０：フィルタ変換機構、１１１：振動センサ、１５０：雲台、１５１：ＣＰＵ、１５２：ＰＡＮ軸動作機構、１５３：ＴＩＬＴ軸動作機構、１５４：レンズ動作部、１５５：振動センサ、１８０：映像出力部。

Claims (2)

1. 着脱または切り替え可能な減光フィルタと、
   絞り制御が可能なレンズと、
   入射光を光電変換し映像信号を生成する撮像素子と、
   前記映像信号の信号レベルを制御するゲイン制御部と、
   振動を検知する振動検知部と、
   前記減光フィルタの着脱または切り替え、前記レンズの絞り、および、前記ゲイン制御部のレベル調整を前記振動検知部の出力に応じて制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 着脱または切り替え可能な減光フィルタと、
   絞り制御が可能なレンズと、
   入射光を光電変換し映像信号を生成する撮像素子と、
   前記映像信号の信号レベルを制御するゲイン制御部と、
   振動を検知する振動検知部と、
   前記減光フィルタの着脱または切り替え、前記レンズの絞り、前記ゲイン制御部のレベル調整、および、前記撮像素子の露光時間を前記振動検知部の出力に応じて制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。